Вопросы для подготовки к коллоквиуму № 1
По разделам «Методы изучения живого. Организация живого» и «Генетический материал. Структура и функции»
1. Уровни организации и свойства живого.
Уровни организации живого:
- молекулярно-генетический
- надмолекулярный
- субклеточный
- клеточный
- тканевой
- органный
- организменный
- популяционно-видовой
- биоценотический
- биогеоценотический
- биосферный
Свойства живого:
- клеточное строение (кроме вирусов)
- обмен веществ и энергии
Организм является открытой, саморегулирующейся системой, для которой характерна особая форма взаимодействия с окружающей средой – обмен веществ и энергии.
Живые организмы способны поддерживать упорядоченность своей структуры и постоянство внутренней среды благодаря использованию энергии, поступающей извне. Гомеостаз - постоянство химического состава и физико-химических особенностей организма, которое обеспечивает обмен веществ и энергии.
Метаболизм - все биохимические реакции, которые происходят в клетке по наследственной программе. Основу клеточного метаболизма составляют два взаимосвязанных процесса - анаболизм и катаболизм.
Анаболизм (ассимиляция) – совокупность реакций синтеза специфических молекул (полимеров) из более простых (мономеров) с использованием энергии. Катаболизм (диссимиляция) – совокупность реакций распада сложных органических молекул до мономеров с выделением энергии, часть которой запасается в виде АТФ.
По характеру ассимиляции все организмы делятся на автотрофные и гетеротрофные, по типу диссимиляции на аэробные и анаэробные.
Особенности реакций обмена заключаются в том, что каждая реакция осуществляется в определенном клеточном компартменте и катализируется специфическими белками-ферментами. При этом фермент связывается со специфическим субстратом, взаимодействует с ним и изменяет его, превращая в продукты реакции.
- сходный химический состав
- способность к размножению
- раздражимость
способность организма адекватно реагировать на воздействия внешней среды. Таксисы - это ответные реакции одноклеточных животных на раздражитель. Рефлексы - ответные реакции многоклеточных организмов на раздражитель с участием нервной системы.
- движение
- способность к размножению
- рост и развитие
- наследственность и изменчивость
- онтогенез и филогенез
- гомеостаз
- способность к адаптации
- целостность и дискретность
2. Клетка – элементарная структурно-функциональная единица всех живых организмов. Основные положения клеточной теории.
Основные положения клеточной теории:
Клетка – элементарная единица живого;
Клетки разных организмов сходны по своему строению;
Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные, интегрированные системы тканей и органов, подчиненных и связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.
В клетке содержится вся генетическая информация о строении и функциях организма.
3.Особенности строения прокариотической клетки.
Прокариоты – это организмы, в клетках которых отсутствует оформленное ядро. Его функции выполняет нуклеоид (то есть «подобный ядру»). В отличие от ядра, нуклеоид не имеет собственной оболочки и представляет собой участок цитоплазмы, в котором расположена «хромосома» прокариотической клетки. Хромосома бактерий представлена кольцевой молекулой ДНК.
В клетках прокариот отсутствуют мембранные органеллы: пластиды и митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли. Их функции выполняют мезосомы – внутренние складки плазматической мембраны (плазмалеммы), которые находятся в цитолазме прокариотической клетки. В цитоплазме клеток прокариот имеются многочисленный рибосомы (70S), плазмиды и включения.
Снаружи от плазмалеммы клетка прокариот покрыта клеточной стенкой, основой которой является специфическое вещество - муреин (пептидогликан), однако у некоторых прокариот муреин отсутствует. Пространство между плазматической мембраной и клеточной стенкой служит резервуаром протонов при фотосинтезе и аэробном дыхании. Поверх клеточной стенки имеется слизистая капсула. У подвижных бактерий имеются жгутики, основой которых служит белки флагеллины.
Рис. 1. Схема строения клеток прокариот и эукариот.
4. Особенности строения эукариотической клетки.
5. Строение и функции клеточной мембраны. Жидкостно-мозаичная модель мембраны.
Строение клеточных мембран:
Все клеточные мембраны построены по общему принципу: это тонкие липопротеидные пленки, состоящие из двойного слоя липидных молекул, к который включены молекулы белка.
- структурной основой мембран является двойной слой липидов. Наиболее часто встречающиеся в клеточных мембранах – фосфолипиды, сфинголипиды и холестирин.
Характерной особенностью липидов мембран является разделение их молекул на две функционально различные части: неполярные хвосты, состоящие из жирных кислот, и заряженные полярные головки, несущие отрицательный заряд.
- мембраны замкнуты сами на себя и не представляют собой плоские слои.
- в билипидный слой встроены мембранные белки:
а) интегральные – белки, состоящие как бы из двух частей: участков богатых полярными аминокислотами, и участков, обогащенных неполярными аминокислотами. Такие белки в липидных слоях мембраны располагаются так, что их неполярные участки как бы погружены в "жирную" часть мембраны, где находятся гидрофобные участки липидов. Полярная же часть таких белков взаимодействует с головками липидов и обращена в сторону водной фазы.
б) полуинтегральные белки
в) латеральные белки.
- липиды и белки мембран обладают латеральной подвижностью, а так же могут переходить из слоя в слой с помощью специальных переносчиков.
- клеточные мембраны ассиметричны, т.е состав липидов по обе стороны мембраны различен.
- углеводный компонент мембран представлен главным образом гликопротеинами – молекулами белков, ковалентно связанных с цепочками углеводов. Цепочки углеводов располагаются на наружных слоях мембран и имеют ковалентные связи как с интегральными белками, образуя гликопротеины, так и с липидами (гликолипиды).
Функции клеточных мембран:
- ограничение и обособление клеток и органелл
- контролируемый транспорт
- поддержание гомеостаза
- восприятие и передача сигналов
- ферментативный катализ
- взаимодействие с межклеточным веществом и другими клетками
- закрепление цитоскелета.
Жидкостно-мозаичная модель мембраны была открыта в 1972 году Сингером и Николсоном.